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摘 要

WIFI无线网络如今已得到广泛使用,它给用户带来了很多便利。但是随着用户结点的增多，维护和保障WIFI的性能变得更加困难。因此人们需要WIFI监测系统来测试网络现状，以便更好地管理网络。

本系统的目的是完成对WiFi系统中接入点和站点之间信令的抓取和分析等。整套系统可以采集一个或多个信道的WiFi数据，完成对WiFi的信道、接入点、站点、WIFI设备等进行扫描、分析和呈现，并可将采集数据进行存储。系统的硬件采用aircap网卡和windows7系统的计算机构建的捕包系统。系统软件是用visual studio软件编程调用aircap接口实现系统功能，并用QT软件呈现结果。系统经测试实现了数据包的采集和分析，完成了对WiFi系统中接入点和站点之间信令的抓取和分析等。

关键词：aircap WIFI监测系统 协议解析 数据包

The Design and Implementation of WIFI Monitoring System Which is Based on Aircap

Abstract

WIFI has been widely used nowadays, it brought a lot of convenience to the user.But along with the increasing in user nodes, it is more difficult to maintain and guarantee the performance of the WIFI.People need WIFI monitoring system to test network status , in order to better manage the network.

The purpose of this system was completed on the WiFi system between ap and station in signal capture and analysis.The whole system can be collected WIFI data of one or more channel’s channel, WiFi access points, site, WiFi devices for scanning, analysis and presentation, and the collected data can be stored.System hardware aircap adapter and Windows 7 computer build package system.System software using visual studio software call aircap interface to realize the system function, using QT software rendering results.System is realized by the test data packet capture and analysis, completed the WiFi access point and site inventory system between signal capture and analysis.

Keywords: Aircap; WIFI monitoring system; Protocol analysis; Data package

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究的背景 1

1.3 课题的研究现状及意义 2

1.3.1 课题的研究现状 2

1.3.2 课题的研究意义 3

1.4 本文所做的工作 3

1.5 本文的结构 3

第二章 总体架构 5

2.1 系统任务介绍 5

2.2系统总体设计 5

2.3 系统的硬件架构 6

2.4 系统的软件架构 6

2.5 802.11协议基础 6

2.6 本章小结 8

第三章 系统硬件介绍 9

3.1 无线网卡工作模式 9

3.2 系统硬件构成 10

3.3 系统硬件配置 11

3.4 aircap 开发例程介绍 11

3.5 本章小结 12

第四章 系统软件介绍 13

4.1 程序总体设计 13

4.2 数据包捕获模块 14

4.2.1 模块介绍 14

4.2.2 设计步骤 14

4.2.3 流程图 15

4.2.4 主要函数介绍 15

4.3 协议解析模块 16

4.3.1 模块介绍 16

4.3.2 802.11协议解析 17

4.3.3设计步骤 19

4.3.4流程图 19

4.3.5程序主要函数 20

4.4显示模块 20

4.4.1 模块介绍 20

4.4.2 QT介绍 20

4.4.3设计步骤 20

4.4.4流程图 20

4.4.5程序设计 21

4.5本章小结 24

第五章 系统测试与结果 25

5.1系统功能介绍 25

5.2测试与结果 25

5.2.1信道扫描 25

5.2.2基本信息扫描 27

5.2.3接入点扫描 27

5.2.4站点扫描 29

5.2.5安全和警告 29

5.2.6文件的保存和打开 30

5.2.7日志管理 30

5.3 本章小结 30

第六章 总结和展望 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1 引言

网络的快速发展，使得有线网络很多情况下已经满足不了人们的需求，无线网络以其灵活性等优势越来越受大众欢迎^[1]。无线网主要有以下优点：

1. 可移动性。无线网使人们摆脱了网线的限制，只要组建一个无线网，在这个区域内的任何地方都可以上网，而且可以实现手机、电脑等设备同时使用，这极大地方便了人们的工作生活。
2. 易于拓展。能够灵活选择无线网的配置方式实现网络的拓展。
3. 节约资金。不用物理布线，能够节省很多人力资源和材料资金。而且有些地方地势比较复杂，有线网络架设太困难，无线网络相对简单很多。
4. 施工周期短。无线网可以快速组网，受环境的影响较小。因为不需要物理布线，所以施工周期很短，可以快速投入使用。

有了以上的这些优点，无线网的发展势不可挡。但是随着用户的增多，带宽占用的越来越多，无线网的性能变得难以保障^[2]。这时，对于WIFI监测系统的需求也相应升高。此系统能捕获周围出现的所有数据包，然后对其进行解析，把相应信息提取出来呈现给用户。人们可以使用这种监测系统测试网络的现状，网络中有多少用户，哪些用户的传输量较大，传输速率如何，什么时候是用网高峰期等。了解了这些，就使得网络管理员对于网络的管理更加方便，利于其较快的查到网络故障的原因。

1.2 课题研究的背景

本课题利用无线采集卡的抓包功能，完成对WiFi系统中接入点和站点之间信令的抓取和分析等。其中的无线采集卡为aircap的无线网卡，本课题需要开发一个上层分析软件。整套系统可以采集多个信道的WiFi数据，完成对WiFi的信道、接入点、站点等进行扫描、分析和呈现，并可将采集数据进行存储。

本课题需要实现以下功能：

1. 信道扫描：实现信道的依次轮换功能，使系统可以抓取每个信道出现的数据包。
2. 接入点扫描：扫描及呈现无线接入点。
3. 站点扫描：扫描附近终端。
4. WIFI设备扫描：扫描并呈现周围出现的无线接入点和终端。
5. 安全和警告：运行程序时电脑并没有接入网卡设备，则会弹出警告窗口。
6. 文件的保存和打开：存储得到的数据，以便下次打开。
7. 日志管理：在进行信息更新的时候，日志窗口出现相应提示。

1.3 课题的研究现状及意义

1.3.1 课题的研究现状

随着科技的不断进步，各种各样的WIFI监测系统也不断的被研究出来。Sniffer,中文可译为嗅探器,是一种运用了被动侦听原理的网络分析技术。使用Sniffer这种技术方式,可以查看网络用户、信息在网络上传播、网络目前的状态和数据的流动。Sniffer设计的思路是:把网卡设置为混杂模式，捕获数据包，并对其进行分析处理。

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